نيروهاي اعمال شده بر پيچ و مهره ها را ميتوان در طبقه بندي زير خلاصه نمود:تلفنهای تماس:02155377092 – 55377093 غفاری :09121896961
– نيروهاي كششي
– نيروي خمشي
– نيروي پيچشي
– نيروي برشي
– نيروهاي تركيبي
با توجه به اينكه فولاد ماده اصلي ساخت انواع پيچ و مهره ميباشد در اينجا منحني تنش- كرنش فولاد نشان داده
شده است.
تنش هاي ناشي از مجموعه نيرو هاي وارد بر پيچ همواره بايد كوچكتر از تنش تسليم ان بوده و مجاز نيستند حتي برابر با ان شوند
منطقه عمليات يك پيچ در ناحيه الاستيك فولاد مي باشد. در عمل پيچ ها و مهره ها بايد تا 90% حد الاستيك تحت نيرو
قرار گيرند و اين ميزان براي پيچ هاي ايمني نبايد بيش از 75% حد الاستيك باشذ.
اندازه گيري نيروي بستن پيچ
در هنگام بستن پيچ يا مهره، گشتاور اعمال شده بر آن توسط آچارهاي مخصوصي كه براي اين كار طراحي
شده اند قابل اندازه گيري مي باشد، اما چنانكه اشاره شد آنچه هدف اصلي اين اندازه گيري مي باشد، برآيند
نيروي موثر بر پيچ يا مهره است كه البته بايد در ناحيه الاستيك مواد آن قرار داشته باشد.
سطح مقطع موثر در پيچ ها
ازآنجاييكه به دليل وجود رزوه بر روي بدنه پيچ ها سطح مقطع ثابتي وجود ندارد، در محاسبه تنش وارد شده بر آن
استفاده مي شود.(A_S)، از سطح مقطعي تحت عنوان سطح مقطع معادل يا موثر (?= F/A )
در واقع با در نظر گرفتن اين سطح مقطع، پيچ مانند يك ميله ي بدون رزوه در نظر گرفته مي شود. البته بدون نياز به وجود دارد. ISO 898-1 محاسبات فوق سطح مقطع موثر كليه پيچ هاي 60 درجه استاندارد
بررسي نيروها در يك اتصال پيچ شده
همانطور كه در بحث بالا اشاره شده، در هنگام بستن پيچ يك نيروي نگهدارنده ي فشاري بين قطعات و همچنين يك نيروي كششي بر روي پيچ به وجود مي آيد. نيروي كششي ايجاد شده بر روي پيچ تابعي است اثر نيروي نگهدارنده (نيروي پيش بار)و نيرو هاي خارجي.
بديهي است در حالت عادي و استاتيك و بدون حضور نيروهاي خارجي F_b=F_0 ، به عبارت ديگر بدون پيش بيني نيروهاي خارجي طراح مي تواند با اطلاع از نيروي نگهدارنده اتصال، به همان اندازه روي پيچ بارگذاري نمايد. در اين صورت پس از بستن پيچ نيروي لازم ايجاد مي شود.
به علت وجود نيروهاي خارجي، از قبيل بارهاي اضافي، ارتعاشات ، دما و ….در صورت عدم پيش بيني نيروي پيش بار و نيروهاي خارجي، امكان جدا شدن و فاصله گرفتن اتصال از يكديگر و بريدن پيچ وجود دارد. به عبارت ديگر با اعمال پيش بار يا نيروي بستن پيچ، مقاومت كاركرد تامين خواهد شد.
نيروهاي خارجي ميتوانند به ميزان 1/0 و نيروي كششي وارد بر پيچ تاثير بگذارند، به طور مثال اگر نيروي مورد نياز جهت نگهداري قطعات برابر N 30000 باشد و نيروهاي خارجي موثر بر پيچ N 20000 در نظر گرفته شوند در اين صورت كل نيروي وارد بر پيچ بصورت زير محاسبه خواهد شد
F_b=30000+(0/1×20000)=32000N
با اعمال اين مقدار نيرو بر پيچ عدم جدايش پيچ و اتصال در حضور بارهاي خارجي تضمين خواهد شد.
مخروط فشار در اتصالات
عبارت است از توزيع نيرو يا تنش كه پس از بستن پيچ در ناحيه ي اتصال بار به شكل مخروطي ايجاد مي شود. همپوشاني اين مخروط ها جهت توزيع نيرو و همچنين آب بندي اتصالات اهميت ويژه دارد.
انتخاب پيچ با گروه كيفي بالاتر بستگي به جنس قطعه اي كه زير سر پيچ يا مهره قرار مي گيرد، دارد. براي مثال: دو قطعه ي نرم را نمي توان با پيچ گروه 2/12 به هم متصل نمود مگر اينكه يك واشر سخت كاري شده با سطح بيشتر زير سر پيچ قرار گيرد.
انواع روش هاي اندازه گيري نيرو
نيروي كششي در پيچ و يا همان نيروي نگهدارنده ي قطعات با روش هاي زير قابل اندازه گيري مي باشند
استفاده ترانسديوسر نيرو
به روش اولتراسونيك
با استفاده از پيچ هاي داراي سنسور نيرو
به روش اندازه گيري گشتاور
سه روش ذكر شده ي اول بسيار پر هزينه بوده و تنها جنبه ي تحقيقاتي دارند كه در موارد خاص همچون صنايع فضايي كاربرد دارند. اما روش چهارم ( اندازه گيري گشتاور) با كمترين هزينه قابل اجرا بوده و اغلب مورد استفاده قرار مي گيرد.
برچسب‌ها: پیچ و مهره, پیچ, مهره, انواع پیچ و مهره, نيروهاي وارد بر پيچ و مهره
+ نوشته شده در دوشنبه چهاردهم بهمن 1392ساعت 14:32 توسط محمدرضا کریمی | یک نظر
اتصالات پیچ و مهره سازه های فولادی
چکیده:
یکی از مهم ترین اجزای سازه های فولادی که وظیفه ی انتقال نیروهای اعضا به یکدیگر و به تکیه گاه ها را بر عهده دارد، اتصالات میان اعضا می باشد. اتصالات پیچی به دلیل سرعت بسیار بالا در اجرا و اطمینان از رفتار آن ها به گونه ی مورد انتظار و شکل صنعتی مطلوب ساخته سازه ای، از بهترین انواع اتصال در سازه های فولادی بوده که در سال های اخیر مورد توجه فراوان قرار گرفته است. اما، در روند ساخت این نوع سازه ها، با توجه به تکنولوژی تولید و ساخت در کشور ما، مواردی از عدم اجرای دست و اصولی دیده می شود. در این مقاله تلاش شده است تا با گرداوری نکات آیین نامه ای و روند تولید با توجه به فرآوری و تکنولوژی موجود، نکاتی را در طراحی، اجرا و از همه مهم تر بازرسی سازه های فولادی با اتصالاتی پیچی ارایه گردد.
واژگان کلیدی: اتصالات سازه های فولادی، عملکرد اصطکاکی و اتکایی، پیش تنیدگی، آزمایش های پیچ و مهره ای.
1.پیشگفتار
اتصالات در همه ی سازه ها از جمله ساز های فولادی یکی از اجزای سازه بوده و عامل اصلی یکپارچگی سیستم های سازه ای می باشد. به طور کلی تعریف نوع قاب نیز بر اساس نوع و رفتار اتصال صورت میگیرد. یک اتصال ضعیف و نامناسب می تواند منجر به یک سری زوال های پی در پی و بنیادی در سازه های فولادی گردد. از آن جا که زوال دیگر اعضای سازه ای خیلی کم اتفاق می افتد، بسیاری از زوال های سازه ای ناشی از طراحی ضعیف اتصالات و یا ضعف در جزییات اجرایی می باشد که با اندکی دقت در نحوه ی شکست بیشتر سازه های فولادی تحت بارگذاری های گوناگون، قابل مشاهده است که ضعف اتصال چگونه می تواند عاملی بسیار تعیین کننده در خرابی سازه های فولادی باشد.
1.انواع عملکرد اتصالات پیچی:
انواع اتصال های پیچی: به طور کلی دو فلسفه در عملکرد اتصالات پیچی که عبارتند از: اتصال اتکایی و اتصال اصطکاکی.
1-2. عملکرد اتصال اتکایی: در عملکرد اتکایی، پیچ درون سوراخ صفحات اتصال قرار می گیرد و مهره بسته می شود. هنگامی که بار خارجی به پیچ وارد میشود، قطعات اتصال لغزش پیدا می کنند که در اثر آن، یک نیروی فشاری به لبه های اتصال وارد می شود که تبدیل به نیروی برشی در پیچ می گردد. این اتصال تنها برای حالت بارگذاری ثقلی می باشد و در طرح لرزه ای نباید از این نوع عملکرد در اتصال استفاده نمود. در این نوع اتصال هیچ نیروی پیش تنیدگی در پیچ ایجاد نمی شود و برای اجرای این اتصال، تنها سفت کردن پیچ به وسیله ی کارگر کفایت می کند.
2-2. عملکرد اتصال اصطکاکی: هنگامی که پیچد درون سوراخ صفحات اتصال قرار می گیرد، علاوه بر مهره باید از واشر نیز استفاه نمود. باید توجه شو که واشر مصرفی در اتصال اصطکاکی نباید از نوع واشر فنری باشد بر اساسا بند 10-3-5-3 مبحث دهم ویرایش 1387، در طراحی لرزه ای تنها باید از این فلسفه ی طراحی در اتصال استفاده شود. به عبارتی دیگر، در رطاحی همه ی اتصالات قاب های خمشی و قاب های دوگانه و نیز اتصالات بادبندی و وصله ی ستون های باربر جانبی در قاب های ساده باید از این نوع عملکرد استفاده نمود. در این نوع اتصال، علاوه بر سفت کردن نخستین پیچ، باید به مقداری که در طراحی مشخص شده است، نیروی پیش تنیدگی نیز در پیچ ایجاد شود. با اعمال نیروی پیش تنیدگی، در پیچ تحت کشش قرار گرفته و با اعمال بار، بین صفحات اتصال اصطکاک به وجود می آید که باعث عدم لقی و کارکرد کامل اتصال می شود. باید در نظر داشت که شکل پیچ در اتصال اصطکاکی با شکل پیچ در اصتلا اتکایی متفاوت است. به طوری که پیچ های اتصال اصطکاکی دارای سرپیچ بزرگتر هستند.
1-2-2-: زمانی که یک پیچ بر مقاومت بدون کشش اولیه، تحت اثر نیروی کششی خارجی قرار می گیرد، نیروی کششی درون پیچ با نیوی اعمال شده برابر می گردد. در صورتی که پیچ پییش تنیده (پیش کشیده) شده باشد، درصد بسیار زیادی از نیروی کششی خارجی صرف ایجاد نیروهای فشاری و یا گیره ای اعمال شده به اجزای اتصال می شود. به دلیل آن که به طور معمول کشش به وجود آمده در پیچ های پرمقاومت ناشی ا نیروی کششی خارجی در لحظه ی جدا شدن قطعات از یکدیگر نزدیک به ده درصد بیش از کشش در آغاز بارگذاری می باشد، لذا باید همه ی پیچ هایی که تحت اثر کشش مستقیم قرار دارند، پیش کشیده شوند.
2-2-2-: الزامات ضریب اصطکاک سطوح فولادی در اتصالات اصطکاکی: به طور کلی اصطکاک حاصل دو عامل می باشد، یکی زبری سطح و دیگری نیوی پیش تنیدگی. در طراحی فرض بر رنگ نشدن و وجود زبری مناسب سطوح اتصال می باشد، در نتیجه هنگامی که قطعات نصب می شوند، باید همه ی سطوح اتصال (شامل سطوح مجاور سرپیچ ها و مهره ها) از قسمت های پیوسته شده و دیگر مواد زاید عاری بوده و به ویژه سطوح تماس اتصالات اصطکاکی باید به طور کامل تمیز باشد و اثری از پوسته ی زنگ، رنگ، لاک، انواع روغن و مصالح دیگر در آن ها وجود نداشته باشد. بنابراین پس از این که اتصال به وجود آمد، محل همه ی پیچ های بسته شده رنگ آمیزی می شود.
3-2. محدودیت های اتصالات پیچی: بر اساس فصل 10-1-10 مبحث دهم، برای اتصالات زیر باید از اتصال اصطکاکی با پیچ پرمقاومت یا اتصال جوشکاری شده استفاده شود:
1-3-2- وصله ی ستون ها در سازه های با ارتفاع 60 متر و بیشتر.
2-3-2 وصله ی ستون ها در سازه های با ارتفاع بین 30 تا 60 متر در صورتی که نسبت بعد کوچک پلان به ارتفاع در آن ها از 40 درصد کمتر باشد.
3-3-2. وصله ی ستون ها در سازه های با ارتفاع کمتر از 30 متر در صورتی که نسبت بعد کوچک پلان به ارتفاع در آن ها از 25 درصد کمتر باشد.
4-3-2. در سازه های با ارتفاع بیش از 40 متر، برای اتصال همه ی تیرها و شاه تیرها به ستون ها و یا اتصالات هر نوع تیر یا شاه تیری که مهار ستون ها با آن ها مرتبط باشد.
5-3-2. همه ی سازه هایی که جرثقیل های با ظرفیت بی از 5 تن تحمل می کنند. وصله ی خرپاها یا تیرهای شیب دار سقف، اتال خرپاها به ستون ها، وصله ی ستون ها، مهار ستون ها، مهار زانویی بین خرپای تیر سقف و ستون و تکیه گاه های جرثقیل مشمول این امر می باشند.
6-3-2- در اتصالات تکیه گاه های اعضایی که ماشین های متحرک یا بارهای زنده از نوعی را تحمل می کنند که تولید ضربه و یا معکوس شدن تنش ها را به همراه داشته باشند.
7-3-2. هر اتصال دیگری که در نقشه های طرح و محاسبه قید شده باشد.
